本發(fā)明涉及一種排氣凈化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

以往，作為對從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣中的氮化合物(NO_x)進(jìn)行還原凈化的催化劑，公知有NO_x吸收還原型催化劑。該NO_x吸收還原型催化劑在排氣是稀燃環(huán)境時(shí)吸收包含于排氣中的NO_x，并且在排氣是濃燃環(huán)境時(shí)利用包含于排氣中的碳?xì)浠衔飳ξ盏腘O_x進(jìn)行還原凈化從而使其無害化并排放。

另外，NO_x吸收還原型催化劑還吸收包含于排氣中的硫氧化物(以下，稱為SO_x)。存在如果該SO_x吸收量增加，則NO_x吸收還原型催化劑的NO_x凈化能力降低的課題。因此，在SO_x吸收量達(dá)到規(guī)定量的情況下，為了使SO_x從NO_x吸收還原型催化劑脫離而從S催化劑中毒恢復(fù)，需要定期進(jìn)行利用遠(yuǎn)后噴射、或排氣管噴射向上游側(cè)的氧化催化劑供應(yīng)未燃燃料而使排氣溫度上升至SO_x脫離溫度的所謂SO_x清除(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-47086號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2007-315225號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2009-115038號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

作為將SO_x清除時(shí)的催化劑溫度維持在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)的手法，公知有交替執(zhí)行使排氣空燃比濃燃化而使排氣溫度上升的濃燃控制、和使排氣空燃比稀燃化而使排氣溫度下降的稀燃控制(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。但是，如果沒有最適當(dāng)?shù)乜刂七@些濃燃控制及稀燃控制的各執(zhí)行期間，則存在在濃燃控制中排氣溫度過度上升，導(dǎo)致NO_x吸收還原型催化劑的熱老化等的可能性。另外，如果在稀燃控制中排氣溫度過度下降，則也存在很難使催化劑溫度穩(wěn)定在SO_x脫離溫度的可能性。

公開的系統(tǒng)的目的在于，有效地防止在SO_x清除時(shí)催化劑溫度過度上升或下降。

用于解決課題的手段

公開的系統(tǒng)是一種排氣凈化系統(tǒng)，其具有被設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中而對排氣中的NO_x進(jìn)行還原凈化的NO_x還原型催化劑、取得所述NO_x還原型催化劑的催化劑溫度的溫度取得部件、以及執(zhí)行使所述NO_x還原型催化劑的NO_x凈化能力恢復(fù)的催化劑再生的再生處理部，所述再生處理部交替地執(zhí)行使排氣空燃比成為濃燃狀態(tài)而使所述NO_x還原型催化劑升溫至規(guī)定的目標(biāo)溫度的濃燃控制、和使排氣空燃比成為稀燃狀態(tài)而使所述NO_x還原型催化劑的溫度下降的稀燃控制，并且根據(jù)在之前的濃燃控制中由所述溫度取得部件取得的催化劑溫度與所述目標(biāo)溫度之間的偏差，通過PID控制設(shè)定稀燃控制的執(zhí)行期間。

附圖說明

圖1是表示本實(shí)施方式的排氣凈化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是說明本實(shí)施方式的SO_x清除控制的時(shí)序圖。

圖3是表示本實(shí)施方式的SO_x清除稀燃控制時(shí)的MAF目標(biāo)值的設(shè)定處理的框圖。

圖4是表示本實(shí)施方式的SO_x清除濃燃控制時(shí)的目標(biāo)噴射量的設(shè)定處理的框圖。

圖5是說明本實(shí)施方式的SO_x清除控制的催化劑溫度調(diào)整控制的時(shí)序圖。

圖6是說明本實(shí)施方式的NO_x清除控制的時(shí)序圖。

圖7是表示本實(shí)施方式的NO_x清除稀燃控制時(shí)的MAF目標(biāo)值的設(shè)定處理的框圖。

圖8是表示本實(shí)施方式的NO_x清除濃燃控制時(shí)的目標(biāo)噴射量的設(shè)定處理的框圖。

圖9是表示本實(shí)施方式的噴射器的噴射量學(xué)習(xí)修正的處理的框圖。

圖10是說明本實(shí)施方式的學(xué)習(xí)修正系數(shù)的運(yùn)算處理的流程圖。

圖11是表示本實(shí)施方式的MAF修正系數(shù)的設(shè)定處理的框圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖，對本發(fā)明的一實(shí)施方式的排氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行說明。

如圖1所示，在柴油引擎(以下，僅稱為引擎)10的各氣缸中分別設(shè)置將蓄壓于未圖示的共軌中的高壓燃料直接噴射到各氣缸內(nèi)的噴射器11。根據(jù)從電子控制單元(以下，稱為ECU)50輸入的指示信號控制這些各噴射器11的燃料噴射量或燃料噴射時(shí)間。

導(dǎo)入新空氣的吸氣通道12與引擎10的吸氣歧管10A連接，將排氣向外部導(dǎo)出的排氣通道13與排氣歧管10B連接。在吸氣通道12中，從吸氣上游側(cè)依次設(shè)置有空氣過濾器14、吸入空氣量傳感器(以下，稱為MAF傳感器)40、可變?nèi)萘啃驮鰤浩?0的壓縮機(jī)20A、中冷器15、吸氣節(jié)流閥16等。在排氣通道13中，從排氣上游側(cè)依次設(shè)置有可變?nèi)萘啃驮鰤浩?0的渦輪20B、排氣后處理裝置30等。需要說明的是，在圖1中，附圖標(biāo)記41表示引擎轉(zhuǎn)速傳感器，附圖標(biāo)記42表示油門開度傳感器，附圖標(biāo)記46表示增壓壓力(ブース圧)傳感器。

EGR裝置21具有：將排氣歧管10B和吸氣歧管10A連接的EGR通道22；冷卻EGR氣體的EGR冷卻器23；調(diào)整EGR量的EGR閥24。

排氣后處理裝置30構(gòu)成為在殼體30A內(nèi)從排氣上游側(cè)起依次配置氧化催化劑31、NO_x吸收還原型催化劑32、微粒過濾器(以下，僅稱為過濾器)33。另外，在氧化催化劑31的上游側(cè)的排氣通道13中設(shè)置有排氣管噴射裝置34，該排氣管噴射裝置34根據(jù)從ECU50輸入的指示信號，向排氣通道13內(nèi)噴射未燃燃料(主要是HC)。

氧化催化劑31例如在蜂窩結(jié)構(gòu)體等陶瓷制載體表面載置氧化催化劑成分而形成。如果通過排氣管噴射裝置34或噴射器11的遠(yuǎn)后噴射被供應(yīng)未燃燃料，則氧化催化劑31將其氧化而使排氣溫度上升。

NO_x吸收還原型催化劑32例如在蜂窩結(jié)構(gòu)體等陶瓷制載體表面載置堿金屬等而形成。該NO_x吸收還原型催化劑32在排氣空燃比為稀燃狀態(tài)時(shí)吸收排氣中的NO_x，并且在排氣空燃比為濃燃狀態(tài)時(shí)利用包含于排氣中的還原劑(HC等)對吸收的NO_x進(jìn)行還原凈化。

過濾器33將例如由多孔性的隔墻劃分的多個(gè)單元沿排氣的流動(dòng)方向配置，并且將這些單元的上游側(cè)和下游側(cè)交替地孔封閉而形成。過濾器33將排氣中的PM捕集到隔墻的細(xì)孔或表面上，并且如果PM堆積推定量達(dá)到規(guī)定量，則實(shí)施將其燃燒去除的所謂的過濾器強(qiáng)制再生。通過排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射向上游側(cè)的氧化催化劑31供應(yīng)未燃燃料，并且使流入過濾器33的排氣溫度升溫至PM燃燒溫度，從而進(jìn)行過濾器強(qiáng)制再生。

第一排氣溫度傳感器43設(shè)置于氧化催化劑31的上游側(cè)，檢測流入氧化催化劑31的排氣溫度。第二排氣溫度傳感器44設(shè)置在氧化催化劑31與NO_x吸收還原型催化劑32之間，檢測流入NO_x吸收還原型催化劑32的排氣溫度。NO_x/λ傳感器45設(shè)置于過濾器33的下游側(cè)，檢測通過NO_x吸收還原型催化劑32的排氣的NO_x值及λ值(以下，也稱為空氣過剩率)。

ECU50進(jìn)行引擎10等的各種控制，構(gòu)成為具有公知的CPU、ROM、RAM、輸入端口、輸出端口等。為了進(jìn)行這些各種控制，向ECU50輸入傳感器類40～45的傳感器值。另外，ECU50具有過濾器強(qiáng)制再生控制部51、SO_x脫離處理部60、NO_x脫離處理部70、MAF追蹤控制部80、噴射量學(xué)習(xí)修正部90、MAF修正系數(shù)運(yùn)算部95作為一部分的功能元件。這些各功能元件作為包含于一體的硬件即ECU50的部件進(jìn)行說明，但是也能夠?qū)⑵渲腥我徊糠衷O(shè)置為其他硬件。

[過濾器強(qiáng)制再生控制]

過濾器強(qiáng)制再生控制部51根據(jù)由車輛的行駛距離、或者未圖示的差壓傳感器檢測出的過濾器前后差壓推定過濾器33的PM堆積量，并且如果該P(yáng)M堆積推定量超過規(guī)定的上限閾值則將強(qiáng)制再生標(biāo)志F_DPF開啟(參照圖2的時(shí)刻t₁)。如果強(qiáng)制再生標(biāo)志F_DPF被開啟，則向排氣管噴射裝置34發(fā)送使其執(zhí)行排氣管噴射的指示信號，或者向各噴射器11發(fā)送使其執(zhí)行遠(yuǎn)后噴射的指示信號，從而使排氣溫度升溫至PM燃燒溫度(例如，約550℃)。如果PM堆積推定量降低至表示燃燒去除的規(guī)定的下限閾值(判定閾值)則該強(qiáng)制再生標(biāo)志F_DPF被關(guān)閉(參照圖2的時(shí)刻t₂)。需要說明的是，將強(qiáng)制再生標(biāo)志F_DPF關(guān)閉的判定閾值例如可以將從過濾器強(qiáng)制再生開始(F_DPF＝1)起的上限經(jīng)過時(shí)間或上限累積噴射量為基準(zhǔn)。

[SO_x清除控制]

SO_x脫離處理部60是本發(fā)明的再生處理部的一個(gè)例子，實(shí)施使排氣為濃燃狀態(tài)而使排氣溫度上升至硫脫離溫度(例如，約600℃)，從而使NO_x吸收還原型催化劑32從SO_x催化劑中毒恢復(fù)的控制(以下，將該控制稱為SO_x清除控制)。

圖2表示本實(shí)施方式的SO_x清除控制的時(shí)序圖。如圖2所示，開始SO_x清除控制的SO_x清除標(biāo)志F_SP與強(qiáng)制再生標(biāo)志F_DPF的關(guān)閉同時(shí)被開啟(參照圖2的時(shí)刻t₂)。由此，能夠有效地從利用過濾器33的強(qiáng)制再生使排氣溫度上升的狀態(tài)轉(zhuǎn)移至SO_x清除控制，能夠有效降低燃料消耗量。

在本實(shí)施方式中，通過并用利用空氣系統(tǒng)控制使空氣過剩率從穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(例如，約1.5)降低至相比于理論空燃比相當(dāng)值(約1.0)更靠稀燃側(cè)的第一目標(biāo)空氣過剩率(例如，約1.3)的SO_x清除稀燃控制、和利用噴射系統(tǒng)控制使空氣過剩率從第一目標(biāo)空氣過剩率降低至濃燃側(cè)的第二目標(biāo)空氣過剩率(例如，約0.9)的SO_x清除濃燃控制，實(shí)現(xiàn)SO_x清除控制所帶來的濃燃化。以下，對SO_x清除稀燃控制以及SO_x清除濃燃控制的詳細(xì)情況進(jìn)行說明。

[SO_x清除稀燃控制的空氣系統(tǒng)控制]

圖3是表示SO_x清除稀燃控制時(shí)的MAF目標(biāo)值MAF_{SPL Trgt}的設(shè)定處理的框圖。第一目標(biāo)空氣過剩率設(shè)定圖61是基于引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q(引擎10的燃料噴射量)而被參照的圖，預(yù)先基于實(shí)驗(yàn)等設(shè)定與這些引擎轉(zhuǎn)速Ne和油門開度Q對應(yīng)的SO_x清除稀燃控制時(shí)的空氣過剩率目標(biāo)值λ_{SPL Trgt}(第一目標(biāo)空氣過剩率)。

首先，將引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q作為輸入信號而從第一目標(biāo)空氣過剩率設(shè)定圖61讀取SO_x清除稀燃控制時(shí)的空氣過剩率目標(biāo)值λ_{SPL Trgt}，并且將其輸入MAF目標(biāo)值運(yùn)算部62。而且，在MAF目標(biāo)值運(yùn)算部62，基于以下的數(shù)學(xué)式(1)運(yùn)算SO_x清除稀燃控制時(shí)的MAF目標(biāo)值MAF_{SPL Trgt}。

MAF_{SPL Trgt}＝λ_{SPL Trgt}×Q_{fnl corrd}×Ro_Fuel×AFR_sto/Maf_corr…(1)

在數(shù)學(xué)式(1)中，Q_{fnl corrd}表示后述的被學(xué)習(xí)修正的燃料噴射量(除了遠(yuǎn)后噴射)，Ro_Fuel表示燃料比重，AFR_sto表示理論空燃比，Maf_corr表示后述的MAF修正系數(shù)。

如果SO_x清除標(biāo)志F_SP開啟(參照圖2的時(shí)刻t₂)，則向斜坡(ランプ)處理部63輸入由MAF目標(biāo)值運(yùn)算部62運(yùn)算出的MAF目標(biāo)值MAF_{SPL Trgt}。斜坡處理部63將引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q作為輸入信號而從各斜坡系數(shù)圖63A、B讀取斜坡系數(shù)，并且將附加了該斜坡系數(shù)的MAF目標(biāo)斜坡值MAF_{SPL Trgt Ramp}輸入到閥控制部64。

閥控制部64實(shí)施反饋控制，將吸氣節(jié)流閥16關(guān)到關(guān)閉側(cè)、并且將EGR閥24打開到打開側(cè)，以使從MAF傳感器40輸入的實(shí)際MAF值MAF_Act成為MAF目標(biāo)斜坡值MAF_{SPL Trgt Ramp}。

由此，在本實(shí)施方式中，基于從第一目標(biāo)空氣過剩率設(shè)定圖61讀取的空氣過剩率目標(biāo)值λ_{SPL Trgt}和各噴射器11的燃料噴射量設(shè)定MAF目標(biāo)值MAF_{SPL Trgt}，并且基于該MAF目標(biāo)值MAF_{SPL Trgt}對空氣系統(tǒng)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制。由此，不用在NO_x吸收還原型催化劑32的上游側(cè)設(shè)置λ傳感器，或者即使在NO_x吸收還原型催化劑32的上游側(cè)設(shè)置了λ傳感器的情況下也不使用該λ傳感器的傳感器值，能夠使排氣有效降低至SO_x清除稀燃控制所需的所希望的空氣過剩率。另外，通過使用學(xué)習(xí)修正后的燃料噴射量Q_{fnl corrd}作為各噴射器11的燃料噴射量，能夠利用前饋控制設(shè)定MAF目標(biāo)值MAF_{SPL Trgt}，并且能夠有效地排除各噴射器11的老化、特性變化、個(gè)體差異等的影響。

另外，通過在MAF目標(biāo)值MAF_{SPL Trgt}附加根據(jù)引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定的斜坡系數(shù)，能夠有效地防止因吸入空氣量的急劇變化帶來的引擎10的熄火或轉(zhuǎn)矩變動(dòng)帶來的駕駛性能的惡化等。

[SO_x清除濃燃控制的燃料噴射量設(shè)定]

圖4是表示SO_x清除濃燃控制的排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射的目標(biāo)噴射量Q_{SPR Trgt}(單位時(shí)間的噴射量)的設(shè)定處理的框圖。第二目標(biāo)空氣過剩率設(shè)定圖65是基于引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q而被參照的圖，預(yù)先基于實(shí)驗(yàn)等，設(shè)定與這些引擎轉(zhuǎn)速Ne和油門開度Q對應(yīng)的SO_x清除濃燃控制時(shí)的空氣過剩率目標(biāo)值λ_{SPR Trgt}(第二目標(biāo)空氣過剩率)。

首先，將引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q作為輸入信號來從第二目標(biāo)空氣過剩率設(shè)定圖65讀取SO_x清除濃燃控制時(shí)的空氣過剩率目標(biāo)值λ_{SPR Trgt}，將其輸入噴射量目標(biāo)值運(yùn)算部66。而且，在噴射量目標(biāo)值運(yùn)算部66，基于以下的數(shù)學(xué)式(2)運(yùn)算SO_x清除濃燃控制時(shí)的目標(biāo)噴射量Q_SPRTrgt。

Q_{SPR Trgt}＝MAF_{SPL Trgt}×Maf_corr/(λ_{SPR Target}×Ro_Fuel×AFR_sto)－Q_{fnl corrd}…(2)

在數(shù)學(xué)式(2)中，MAF_{SPL Trgt}是SO_x清除稀燃時(shí)的MAF目標(biāo)值，從上述MAF目標(biāo)值運(yùn)算部62輸入。另外，Q_{fnlRaw corrd}表示后述的被學(xué)習(xí)修正的應(yīng)用MAF追蹤控制前的燃料噴射量(除了遠(yuǎn)后噴射)，Ro_Fuel表示燃料比重，AFR_sto表示理論空燃比，Maf_corr表示后述的MAF修正系數(shù)。

如果后述的SO_x清除濃燃標(biāo)志F_SPR開啟，則將由噴射量目標(biāo)值運(yùn)算部66運(yùn)算出的目標(biāo)噴射量Q_{SPR Trgt}作為噴射指示信號發(fā)送至排氣管噴射裝置34或各噴射器11。

由此，在本實(shí)施方式中，基于從第二目標(biāo)空氣過剩率設(shè)定圖65讀取的空氣過剩率目標(biāo)值λ_{SPR Trgt}、各噴射器11的燃料噴射量設(shè)定目標(biāo)噴射量Q_{SPR Trgt}。由此，不用在NO_x吸收還原型催化劑32的上游側(cè)設(shè)置λ傳感器，或者即使在NO_x吸收還原型催化劑32的上游側(cè)設(shè)置λ傳感器的情況下也不使用該λ傳感器的傳感器值，能夠使排氣有效地降低至SO_x清除濃燃控制所需的所希望的空氣過剩率。

另外，通過使用學(xué)習(xí)修正后的燃料噴射量Q_{fnl corrd}作為各噴射器11的燃料噴射量，能夠利用前饋控制設(shè)定目標(biāo)噴射量Q_{SPR Trgt}，并且能夠有效地排除各噴射器11的老化、特性變化等的影響。

[SO_x清除控制的催化劑溫度調(diào)整控制]

如圖2的時(shí)刻t₂～t₄所示，通過交替地切換執(zhí)行排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射的SO_x清除濃燃標(biāo)志F_SPR的開啟、關(guān)閉(濃燃、稀燃)，從而控制在SO_x清除控制中流入NO_x吸收還原型催化劑32的排氣溫度(以下，稱為催化劑溫度)。如果SO_x清除濃燃標(biāo)志F_SPR被開啟(F_SPR＝1)，則利用排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射使催化劑溫度上升(以下，將該期間稱為噴射期間T_{F INJ})。另一方面，如果SO_x清除濃燃標(biāo)志F_SPR被關(guān)閉，則催化劑溫度因排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射的停止而降低(以下，將該期間稱為間隔T_{F INT})。

在本實(shí)施方式中，從預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等制成的噴射期間設(shè)定圖(未圖示)讀取與引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q對應(yīng)的值，從而設(shè)定噴射期間T_{F INJ}。在該噴射時(shí)間設(shè)定圖中，根據(jù)引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，設(shè)定使由預(yù)先實(shí)驗(yàn)等求出的排氣的空氣過剩率可靠地下降至第二目標(biāo)空氣過剩率所需的噴射期間。

在催化劑溫度變成最高的SO_x清除濃燃標(biāo)志F_SPR從開啟被切換為關(guān)閉時(shí)，通過反饋控制設(shè)定間隔T_{F INT}。具體而言，通過PID控制來進(jìn)行處理，所述PID控制由與SO_x清除濃燃標(biāo)志F_SPR被關(guān)閉時(shí)的目標(biāo)催化劑溫度與推定催化劑溫度之間的偏差ΔT成比例地使輸入信號變化的比例控制、與偏差ΔT的時(shí)間積分值成比例地使輸入信號變化的積分控制、與偏差ΔT的時(shí)間微分值成比例地使輸入信號變化的微分控制構(gòu)成。利用能夠使SO_x從NO_x吸收還原型催化劑32脫離的溫度來設(shè)定目標(biāo)催化劑溫度，并基于例如由第一排氣溫度傳感器43檢測出的氧化催化劑31的入口溫度、氧化催化劑31及NO_x吸收還原型催化劑32的內(nèi)部的發(fā)熱反應(yīng)等來推定推定催化劑溫度即可。

如圖5的時(shí)刻t₁所示，如果利用過濾器強(qiáng)制再生的結(jié)束(F_DPF＝0)使SO_x清除標(biāo)志F_SP被開啟，則SO_x清除濃燃標(biāo)志F_SPR也被開啟，而且上一次SO_x清除控制時(shí)被反饋計(jì)算的間隔T_{F INT}也暫時(shí)復(fù)位。即，剛剛進(jìn)行過濾器強(qiáng)制再生后的第一次，根據(jù)由噴射期間設(shè)定圖設(shè)定的噴射期間T_{F INJ 1}執(zhí)行排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射(參照圖5的時(shí)刻t₁～t₂)。由此，因?yàn)椴贿M(jìn)行SO_x清除稀燃控制而從SO_x清除濃燃控制開始SO_x清除控制，所以不會(huì)使因過濾器強(qiáng)制再生而上升的排氣溫度降低，能夠迅速地轉(zhuǎn)移到SO_x清除控制，并且降低燃料消耗量。

接著，如果SO_x清除濃燃標(biāo)志F_SPR由于經(jīng)過噴射期間T_{F INJ 1}使關(guān)閉，則直至由PID控制設(shè)定的間隔T_{F INT 1}經(jīng)過為止，SO_x清除濃燃標(biāo)志F_SPR被關(guān)閉(參照圖5的時(shí)刻t₂～t₃)。而且，如果SO_x清除濃燃標(biāo)志F_SPR由于經(jīng)過間隔T_{F INT 1}而被開啟，則再次執(zhí)行與噴射期間T_{F INJ 2}對應(yīng)的排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射(參照圖5的時(shí)刻t₃～t₄)。之后，重復(fù)執(zhí)行這些SO_x清除濃燃標(biāo)志F_SPR的開啟、關(guān)閉的切換，直至SO_x清除標(biāo)志F_SP因后述的SO_x清除控制的結(jié)束判定而關(guān)閉(參照圖5的時(shí)刻t_n)。

由此，在本實(shí)施方式中，根據(jù)基于引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而被參照的圖來設(shè)定使催化劑溫度上升并且使空氣過剩率降低至第二目標(biāo)空氣過剩率的噴射期間T_{F INJ}，并且通過PID控制來處理使催化劑溫度下降的間隔T_{F INT}。由此，能夠?qū)O_x清除控制中的催化劑溫度有效地維持在清除所需的所希望的溫度范圍，并且能夠使空氣過剩率可靠地降低至目標(biāo)過剩率。

[SO_x清除控制的結(jié)束判定]

如果(1)從SO_x清除標(biāo)志F_SP的開啟開始累積排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射的噴射量，并且該累積噴射量達(dá)到規(guī)定的上限閾值量的情況、(2)從SO_x清除控制的開始計(jì)時(shí)的經(jīng)過時(shí)間達(dá)到規(guī)定的上限閾值時(shí)間的情況、(3)將基于包含引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)或NO_x/λ傳感器45的傳感器值等作為輸入信號的規(guī)定的模型式而運(yùn)算出的NO_x吸收還原型催化劑32的SO_x吸附量降低至表示SO_x去除成功的規(guī)定的閾值的情況中任一條件成立，則關(guān)閉SO_x清除標(biāo)志F_SP而結(jié)束SO_x清除控制(參照圖2的時(shí)刻t₄、圖5的時(shí)刻t_n)。

由此，在本實(shí)施方式中，通過對SO_x清除控制的結(jié)束條件設(shè)置累積噴射量以及經(jīng)過時(shí)間的上限，從而能夠在SO_x清除因排氣溫度的降低等而沒有進(jìn)展的情況下，有效地防止燃料消耗量過剩。

[NO_x清除控制]

NO_x脫離處理部70是本發(fā)明的再生處理部的一個(gè)例子，實(shí)施通過使排氣為濃燃環(huán)境而對被NO_x吸收還原型催化劑32吸收的NO_x進(jìn)行還原凈化并使其無害化地排放，從而執(zhí)行使NO_x吸收還原型催化劑32的NO_x吸收能力恢復(fù)的控制(以下，將該控制稱為NO_x清除控制)。

如果從引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定單位時(shí)間的NO_x排出量并且對其進(jìn)行累積計(jì)算而得的推定累積值ΣNO_x超過規(guī)定的閾值，則開始NO_x清除控制的NO_x清除標(biāo)志F_NP被開啟(參照圖6的時(shí)刻t₁)。或者，在從引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定的催化劑上游側(cè)的NO_x排出量、由NO_x/λ傳感器45檢測出的催化劑下游側(cè)的NO_x量運(yùn)算NO_x吸收還原型催化劑32的NO_x凈化率，并且該NO_x凈化率低于規(guī)定的判定閾值的情況下，NO_x清除標(biāo)志F_NP被開啟。

在本實(shí)施方式中，通過并用利用空氣系統(tǒng)控制使空氣過剩率從穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(例如，約1.5)降低至比理論空燃比相當(dāng)值(約1.0)更靠稀燃側(cè)的第三目標(biāo)空氣過剩率(例如，約1.3)的NO_x清除稀燃控制、利用噴射系統(tǒng)控制使空氣過剩率從第四目標(biāo)空氣過剩率降低至濃燃側(cè)的第二目標(biāo)空氣過剩率(例如，約0.9)的NO_x清除濃燃控制，實(shí)現(xiàn)基于NO_x清除控制的濃燃化。以下，對NO_x清除稀燃控制以及NO_x清除濃燃控制的詳細(xì)情況進(jìn)行說明。

[NO_x清除稀燃控制的MAF目標(biāo)值設(shè)定]

圖7是表示NO_x清除稀燃控制時(shí)的MAF目標(biāo)值MAF_{NPL Trgt}的設(shè)定處理的框圖。第三目標(biāo)空氣過剩率設(shè)定圖71是基于引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q而被參照的圖，預(yù)先基于實(shí)驗(yàn)等，設(shè)定與這些引擎轉(zhuǎn)速Ne和油門開度Q對應(yīng)的NO_x清除稀燃控制時(shí)的空氣過剩率目標(biāo)值λ_{NPL Trgt}(第三目標(biāo)空氣過剩率)。

首先，將引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q作為輸入信號來從第三目標(biāo)空氣過剩率設(shè)定圖71讀取NO_x清除稀燃控制時(shí)的空氣過剩率目標(biāo)值λ_{NPL Trgt}，并將其輸入MAF目標(biāo)值運(yùn)算部72。而且，在MAF目標(biāo)值運(yùn)算部72中，基于以下的數(shù)學(xué)式(3)運(yùn)算NO_x清除稀燃控制時(shí)的MAF目標(biāo)值MAF_{NPL Trgt}。

MAF_{NPL Trgt}＝λ_{NPL Trgt}×Q_{fnl corrd}×Ro_Fuel×AFR_sto/Maf_corr( (3)

在數(shù)學(xué)式(3)中，Q_{fnl corrd}表示后述的被學(xué)習(xí)修正的燃料噴射量(除了遠(yuǎn)后噴射)，Ro_Fuel表示燃料比重，AFR_sto表示理論空燃比，Maf_corr表示后述的MAF修正系數(shù)。

如果NO_x清除標(biāo)志F_SP開啟(參照圖6的時(shí)刻t₁)，則將由MAF目標(biāo)值運(yùn)算部72運(yùn)算出的MAF目標(biāo)值MAF_{NPL Trgt}輸入斜坡處理部73。斜坡處理部73從各斜坡系數(shù)圖73A、B將引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q作為輸入信號來讀取斜坡系數(shù)，并且將附加了該斜坡系數(shù)的MAF目標(biāo)斜坡值MAF_{NPL Trgt Ramp}輸入閥控制部74。

閥控制部74執(zhí)行反饋控制，將吸氣節(jié)流閥16關(guān)到關(guān)閉側(cè)，并且將EGR閥24打開到打開側(cè)，以使從MAF傳感器40輸入的實(shí)際MAF值MAF_Act變?yōu)镸AF目標(biāo)斜坡值MAF_{NPL Trgt Ramp}。

由此，在本實(shí)施方式中，基于從第三目標(biāo)空氣過剩率設(shè)定圖71讀取的空氣過剩率目標(biāo)值λ_{NPL Trgt}、和各噴射器11的燃料噴射量來設(shè)定MAF目標(biāo)值MAF_{NPL Trgt}，并且基于該MAF目標(biāo)值MAF_{NPL Trgt}對空氣系統(tǒng)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制。由此，不用在NO_x吸收還原型催化劑32的上游側(cè)設(shè)置λ傳感器，或者即使在NO_x吸收還原型催化劑32的上游側(cè)設(shè)置了λ傳感器的情況下也不使用該λ傳感器的傳感器值，能夠?qū)⑴艢庥行У亟档椭罭O_x清除稀燃控制所需的所希望的空氣過剩率。

另外，由于使用學(xué)習(xí)修正后的燃料噴射量Q_{fnl corrd}作為各噴射器11的燃料噴射量，所以能夠利用前饋控制設(shè)定MAF目標(biāo)值MAF_{NPL Trgt}，并且能夠有效地排除各噴射器11的經(jīng)年老化或特性變化等的影響。

另外，由于對MAF目標(biāo)值MAF_{NPL Trgt}附加根據(jù)引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定的斜坡系數(shù)，所以能夠有效地防止因吸入空氣量的急激變化導(dǎo)致的引擎10的熄火或轉(zhuǎn)矩變動(dòng)導(dǎo)致的駕駛性能的惡化等。

[NO_x清除濃燃控制的燃料噴射量設(shè)定]

圖8是表示NO_x清除濃燃控制中的排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射的目標(biāo)噴射量Q_{NPR Trgt}(單位時(shí)間的噴射量)的設(shè)定處理的框圖。第四目標(biāo)空氣過剩率設(shè)定圖75是基于引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q而被參照的圖，預(yù)先基于實(shí)驗(yàn)等，設(shè)定與這些引擎轉(zhuǎn)速Ne和油門開度Q對應(yīng)的NO_x清除濃燃控制時(shí)的空氣過剩率目標(biāo)值λ_{NPR Trgt}(第四目標(biāo)空氣過剩率)。

首先，將引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q作為輸入信號來從第四目標(biāo)空氣過剩率設(shè)定圖75讀取NO_x清除濃燃控制時(shí)的空氣過剩率目標(biāo)值λ_{NPR Trgt}，并將其輸入噴射量目標(biāo)值運(yùn)算部76。而且，在噴射量目標(biāo)值運(yùn)算部76中，基于以下的數(shù)學(xué)式(4)運(yùn)算NO_x清除濃燃控制時(shí)的目標(biāo)噴射量Q_{NPR Trgt}。

Q_{NPR Trgt}＝MAF_{NPL Trgt}×Maf_corr/(λ_{NPR Target}×Ro_Fuel×AFR_sto)－Q_{fnl corrd(}(4)

在數(shù)學(xué)式(4)中，MAF_{NPL Trgt}是NO_x清除稀燃MAF目標(biāo)值，從所述MAF目標(biāo)值運(yùn)算部72輸入。另外，Q_{fnlRaw corrd}表示后述的被學(xué)習(xí)修正的應(yīng)用MAF追蹤控制前的燃料噴射量(除了遠(yuǎn)后噴射)，Ro_Fuel表示燃料比重，AFR_sto表示理論空燃比，Maf_corr表示后述的MAF修正系數(shù)。

如果NO_x清除標(biāo)志F_SP開啟，則由噴射量目標(biāo)值運(yùn)算部76運(yùn)算出的目標(biāo)噴射量Q_{NPR Trgt}作為噴射指示信號被發(fā)送到排氣管噴射裝置34或各噴射器11(圖6的時(shí)刻t₁)。持續(xù)該噴射指示信號的發(fā)送，直至NO_x清除標(biāo)志F_NP因后述的NO_x清除控制的結(jié)束判定而被關(guān)閉(圖6的時(shí)刻t₂)。

由此，在本實(shí)施方式中，基于從第四目標(biāo)空氣過剩率設(shè)定圖75讀取的空氣過剩率目標(biāo)值λ_{NPR Trgt}、各噴射器11的燃料噴射量來設(shè)定目標(biāo)噴射量Q_{NPR Trgt}。由此，不用在NO_x吸收還原型催化劑32的上游側(cè)設(shè)置λ傳感器，或者即使在NO_x吸收還原型催化劑32的上游側(cè)設(shè)置了λ傳感器的情況下也不使用該λ傳感器的傳感器值，從而能夠使排氣有效地降低至NO_x清除濃燃控制所需的所希望的空氣過剩率。

另外，由于利用學(xué)習(xí)修正后的燃料噴射量Q_{fnl corrd}作為各噴射器11的燃料噴射量，所以能夠利用前饋控制設(shè)定目標(biāo)噴射量Q_{NPR Trgt}，并且能夠有效地排除各噴射器11的經(jīng)年老化或特性變化等的影響。

[NO_x清除控制的空氣系統(tǒng)控制禁止]

ECU50在引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)為低負(fù)載側(cè)的區(qū)域中，基于MAF傳感器40的傳感器值對吸氣節(jié)流閥16或EGR閥24的開度進(jìn)行反饋控制。另一方面，在引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)為高負(fù)載側(cè)的區(qū)域中，ECU50基于增壓壓力傳感器46的傳感器值對可變?nèi)萘啃驮鰤浩?0的增壓壓力進(jìn)行反饋控制(以下，將該區(qū)域稱為增壓壓力FB控制區(qū)域)。

在這樣的增壓壓力FB控制區(qū)域中，產(chǎn)生吸氣節(jié)流閥16或EGR閥24的控制干擾可變?nèi)萘啃驮鰤浩?0的控制的現(xiàn)象。因此，存在如下課題，即使實(shí)施基于由上述數(shù)學(xué)式(3)設(shè)定的MAF目標(biāo)值MAF_{NPL Trgt}對空氣系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制的NO_x清除稀燃控制，也不能將吸入空氣量維持在MAF目標(biāo)值MAF目標(biāo)值_{NPL Trgt}的課題。其結(jié)果是，即使開始執(zhí)行遠(yuǎn)后噴射或排氣管噴射的NO_x清除濃燃控制，也存在不能使空氣過剩率降低至NO_x清除所需的第四目標(biāo)空氣過剩率(空氣過剩率目標(biāo)值λ_{NPR Trgt})的可能性。

為了避免這樣的現(xiàn)象，本實(shí)施方式的NO_x脫離處理部70在增壓壓力FB控制區(qū)域中，禁止調(diào)整吸氣節(jié)流閥16或EGR閥24的開度的NO_x清除稀燃控制，并且僅利用排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射使空氣過剩率降低至第四目標(biāo)空氣過剩率(空氣過剩率目標(biāo)值λ_{NPR Trgt})。由此，在增壓壓力FB控制區(qū)域中，也能夠可靠地進(jìn)行NO_x清除。需要說明的是，在該情況下，可以將基于引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定的MAF目標(biāo)值應(yīng)用到上述數(shù)學(xué)式(4)的MAF目標(biāo)值MAF_{NPL Trgt}。

[NO_x清除控制的結(jié)束判定]

如果(1)從NO_x清除標(biāo)志F_NP的開啟開始累積排氣管噴射或遠(yuǎn)后噴射的噴射量，并且該累積噴射量達(dá)到規(guī)定的上限閾值量的情況、(2)從NO_x清除控制的開始起計(jì)時(shí)的經(jīng)過時(shí)間達(dá)到規(guī)定的上限閾值時(shí)間的情況、(3)基于包含引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)或NO_x/λ傳感器45的傳感器值等作為輸入信號的規(guī)定的典型式而運(yùn)算出的NO_x吸收還原型催化劑32的NO_x吸收量降低至表示NO_x去除成功的規(guī)定的閾值的情況中的任一個(gè)條件成立，則關(guān)閉NO_x清除標(biāo)志F_NP而結(jié)束NO_x清除控制(參照圖6的時(shí)刻t₂)。

由此，在本實(shí)施方式中，由于對NO_x清除控制的結(jié)束條件設(shè)置累積噴射量及經(jīng)過時(shí)間的上限，從而能夠在NO_x清除因排氣溫度的降低等而不成功的情況下可靠地防止燃料消耗量過剩。

[MAF追蹤控制]

MAF追蹤控制部80在(1)從通常運(yùn)轉(zhuǎn)的稀燃狀態(tài)向SO_x清除控制或NO_x清除控制帶來的濃燃狀態(tài)切換的期間、以及(2)從SO_x清除控制或NO_x清除控制帶來的濃燃狀態(tài)向通常運(yùn)轉(zhuǎn)的稀燃狀態(tài)切換的期間，執(zhí)行根據(jù)MAF變化修正各噴射器11的燃料噴射時(shí)間及燃料噴射量的控制(以下，將該控制稱為MAF追蹤控制)。

[噴射量學(xué)習(xí)修正]

如圖9所示，噴射量學(xué)習(xí)修正部90具有學(xué)習(xí)修正系數(shù)運(yùn)算部91、噴射量修正部92。

學(xué)習(xí)修正系數(shù)運(yùn)算部91基于引擎10的稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由NO_x/λ傳感器45檢測出的實(shí)際λ值λ_Act與推定λ值λ_Est之間的誤差Δλ運(yùn)算燃料噴射量的學(xué)習(xí)修正系數(shù)F_Corr。在排氣為稀燃狀態(tài)時(shí)，由于沒有通過氧化催化劑31產(chǎn)生HC的氧化反應(yīng)，所以認(rèn)為通過氧化催化劑31由下游側(cè)的NO_x/λ傳感器45檢測出的排氣中的實(shí)際λ值λ_Act與從引擎10排出的排氣中的推定λ值λ_Est一致。因此，在這些實(shí)際λ值λ_Act與推定λ值λ_Est之間產(chǎn)生誤差Δλ的情況下，能夠假定是針對各噴射器11的指示噴射量與實(shí)際噴射量的差引起的。以下，基于圖10的流程，對使用該誤差Δλ的學(xué)習(xí)修正系數(shù)運(yùn)算部91所進(jìn)行的學(xué)習(xí)修正系數(shù)的運(yùn)算處理進(jìn)行說明。

在步驟S300中，基于引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q，判定引擎10是否處于稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。如果處于稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，則為了開始學(xué)習(xí)修正系數(shù)的運(yùn)算，進(jìn)入步驟S310。

在步驟S310中，通過將從推定λ值λ_Est減去由NO_x/λ傳感器45檢測出的實(shí)際λ值λ_Act而得的誤差Δλ乘以學(xué)習(xí)值增益K₁及修正靈敏度系數(shù)K₂，從而運(yùn)算出學(xué)習(xí)值F_CorrAdpt(F_CorrAdpt＝(λ_Est－λ_Act)×K₁×K₂)。從與引擎轉(zhuǎn)速Ne或油門開度Q對應(yīng)的引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定運(yùn)算出推定λ值λ_Est。另外，將由NO_x/λ傳感器45檢測出的實(shí)際λ值λ_Act作為輸入信號而從圖9所示的修正靈敏度系數(shù)圖91A讀取修正靈敏度系數(shù)K₂。

在步驟S320中，判定學(xué)習(xí)值F_CorrAdpt的絕對值|F_CorrAdpt|是否處于規(guī)定的修正極限值A(chǔ)的范圍內(nèi)。在絕對值|F_CorrAdpt|超過修正極限值A(chǔ)的情況下，本控制返回而中止本次學(xué)習(xí)。

在步驟S330中，判定學(xué)習(xí)禁止標(biāo)志F_Pro是否關(guān)閉。作為學(xué)習(xí)禁止標(biāo)志F_Pro，例如相當(dāng)于在引擎10的過渡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、SO_x清除控制時(shí)(F_SP＝1)、NO_x清除控制時(shí)(F_NP＝1)等。這是因?yàn)?，在這樣的條件成立的狀態(tài)下，誤差Δλ由于實(shí)際λ值λ_Act的變化而增大，不能進(jìn)行準(zhǔn)確的學(xué)習(xí)。對于引擎10是否處于過渡運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，基于例如由NO_x/λ傳感器45檢測出的實(shí)際λ值λ_Act的時(shí)間變化量，在該時(shí)間變化量大于規(guī)定的閾值的情況下，判定為過渡運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)即可。

在步驟S340中，將基于引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q而被參照的學(xué)習(xí)值圖91B(參照圖9)更新為由步驟S310運(yùn)算出的學(xué)習(xí)值F_CorrAdpt。更詳細(xì)地說，在該學(xué)習(xí)值圖91B的基礎(chǔ)上，設(shè)定根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q劃分的多個(gè)學(xué)習(xí)區(qū)域。這些學(xué)習(xí)區(qū)域優(yōu)選被設(shè)定為使用頻率越多的區(qū)域其范圍越狹窄，并且被設(shè)定為使用頻率越少的區(qū)域其范圍越寬。由此，能夠在使用頻率高的區(qū)域提高學(xué)習(xí)精度，在使用頻率低的區(qū)域有效地防止未學(xué)習(xí)。

在步驟S350中，通過在將引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q作為輸入信號而從學(xué)習(xí)值圖91B讀取的學(xué)習(xí)值加上“1”，從而運(yùn)算出學(xué)習(xí)修正系數(shù)F_Corr(F_Corr＝1+F_CorrAdpt)。將該學(xué)習(xí)修正系數(shù)F_Corr輸入圖9所示的噴射量修正部92。

噴射量修正部92將先導(dǎo)噴射Q_Pilot、預(yù)噴射Q_Pre、主噴射Q_Main、后噴射Q_After、遠(yuǎn)后噴射Q_Post的各基本噴射量乘以學(xué)習(xí)修正系數(shù)F_Corr，從而執(zhí)行這些燃料噴射量的修正。

由此，通過利用與推定λ值λ_Est與實(shí)際λ值λ_Act之間的誤差Δλ對應(yīng)的學(xué)習(xí)值對各噴射器11修正燃料噴射量，從而能夠有效地排除各噴射器11的經(jīng)年老化或特性變化、個(gè)體差等的波動(dòng)。

[MAF修正系數(shù)]

MAF修正系數(shù)運(yùn)算部95運(yùn)算出用于SO_x清除控制時(shí)的MAF目標(biāo)值MAF_{SPL Trgt}或目標(biāo)噴射量Q_{SPR Trgt}的設(shè)定、以及NO_x清除控制時(shí)的MAF目標(biāo)值MAF_{NPL Trgt}或目標(biāo)噴射量Q_{NPR Trgt}的設(shè)定的MAF修正系數(shù)Maf_corr。

在本實(shí)施方式中，基于由NO_x/λ傳感器45檢測出的實(shí)際λ值λ_Act與推定λ值λ_Est之間的誤差Δλ修正各噴射器11的燃料噴射量。但是，由于λ是空氣與燃料的比，所以誤差Δλ的主要原因未必僅限于針對各噴射器11的指示噴射量與實(shí)際噴射量之間的差的影響。即，存在不僅各噴射器11而且MAF傳感器40的誤差也對λ的誤差Δλ產(chǎn)生影響的可能性。

圖11是表示MAF修正系數(shù)運(yùn)算部95的MAF修正系數(shù)Maf_corr的設(shè)定處理的框圖。修正系數(shù)設(shè)定圖96是基于引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q而被參照的圖，預(yù)先基于實(shí)驗(yàn)等，設(shè)定表示與這些引擎轉(zhuǎn)速Ne和油門開度Q對應(yīng)的MAF傳感器40的傳感器特性的MAF修正系數(shù)Maf_corr。

MAF修正系數(shù)運(yùn)算部95將引擎轉(zhuǎn)速Ne及油門開度Q作為輸入信號而從修正系數(shù)設(shè)定圖96讀取MAF修正系數(shù)Maf_corr，并且將該MAF修正系數(shù)Maf_corr發(fā)送到MAF目標(biāo)值運(yùn)算部62、72及噴射量目標(biāo)值運(yùn)算部66、76。由此，能夠?qū)AF傳感器40的傳感器特性有效地反應(yīng)到SO_x清除控制時(shí)的MAF目標(biāo)值MAF_{SPL Trgt}或目標(biāo)噴射量Q_{SPR Trgt}、NO_x清除控制時(shí)的MAF目標(biāo)值MAF_{NPL Trgt}或目標(biāo)噴射量Q_{NPR Trgt}的設(shè)定。

[其他]

需要說明的是，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠適宜地變形來實(shí)施。